Band Stop Filter (BSF) atau Notch Filter adalah jenis filter yang dirancang untuk menolak atau memblokir rentang frekuenso tertentu dan memungkinkan frekuensi di luar rentang tersebut untuk melewatinya. Band Stop Filter dapat diimplementasikan dalam dua bentuk utama, yaitu pasif dan aktif. Filter ini sering digunakan dalam aplikasi di mana gangguan frekuensi tertentu perlu dihilangkan, seperti dalam sistem audio, komunikasi, dan pengolahan sinyal.
Perbedaan Band Stop Filter Aktif dan Pasif
- Band Stop Filter Pasif
Band Stop Filter Pasif menggunakan komponen pasif seperti resistor, kapasitor, dan induktor. Kelemahan utama dari filter pasif adalah kurangnya kemampuan untuk memperkuat sinyal dan rentan terhadap kehilangan sinyal (loss).
- Band Stop Filter Aktif
Band Stop Filter Aktif menggabungkan komponen aktif seperti op-amp untuk memperkuat sinyal dan meningkatkan kinerja filter. Filter aktif menawarkan fleksibilitas desain yang lebih besar, impedansi input yang tinggi, dan impedansi output yang rendah sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan presisi dan kinerja tinggi.
Prinsip Kerja Band Stop Filter Aktif
Band Stop Filter Aktif bekerja dengan menggabungkan dua jenis filter, yaitu Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF). Frekuensi cutoff dari LPF dipilih lebih rendah daripada frekuensi cutoff HPF. Jadi, rentang frekuensi antara kedua cutoff tersebut akan diblokir, sedangkan frekuensi di luar rentang tersebut akan dilewatkan.
Struktur Dasar Band Stop Filter Aktif
1. Struktur dasar Band Stop Filter Aktif
- Low Pass Filter (LPF)
LPF melewatkan frekuensi rendah dan memblokir frekuensi tinggi.
- High Pass Filter (HPF)
HPF melewatkan frekuensi tinggi dan memblokir frekuensi rendah.
- Penguat Operasional (Op-Amp)
Op-amp digunakan untuk menggabungkan sinyal dari LPF dan HPF serta memperkuat sinyal output.
2. Frekuensi Cutoff dan Bandwidth
Frekuensi cutoff dari LPF dan HPF menentukan rentang frekuensi yang akan diblokir. Bandwidth dari Band Stop Filter adalah selisih antara frekuensi cutoff HPF () dan frekuensi cutoff LPF ():
Frekuensi tengah (center frequency) dari Band Stop Filter dapat dihitung menggunakan rumus:
Desain Band Stop Filter Aktif
1. Pemilihan Op-Amp
Op-amp yang digunakan harus memiliki karakteristik sesuai dengan aplikasi, seperti bandwidth yang cukup, slew rate yang tinggi, dan noise yang rendah. Op-amp yang umum digunakan termasuk LM741, TL081, dan OP27.
2. Perhitungan Komponen
Komponen seperti resistor dan kapasitor harus dipilih dengan hati-hati untuk mencapai frekuensi cutoff yang diinginkan. Berikut ini rumus dasar untuk menghitung nilai komponen:
- Low Pass Filter (LPF)
- High Pass Filter (HPF)
Baca juga : High Pass Filter Aktif
Rangkaian Band Stop Filter Aktif
- Twin-T Network
Rangkaian ini menggunakan tiga resistor dan tiga kapasitor yang membentuk jaringan "Twin-T". Op-amp digunakan untuk menggabungkan sinyal dari jaringan Twin-T.
- Multiple Feedback (MFB) Band Stop Filter
Rangkaian ini menggunakan op-amp dengan umpan balik negatif dan positif untuk mencapai respons filter yang diinginkan.
Karakteristik Band Stop Filter Aktif
1. Respons Frekuensi
Respons frekuensi dari Band Stop Filter menunjukkan bagaimana filter merespons sinyal pada berbagai frekuensi. Filter akan menolak sinyal dalam rentang frekuensi stopband dan melewatkan sinyal di luar rentang tersebut.
2. Faktor Kualitas (Q-Factor)
Faktor kualitas (Q) mengukur selektivitas filter. Q yang tinggi menunjukkan bahwa filter memiliki bandwidth sempit dan mampu menolak frekuensi yang sangat spesifik. Q dapat dihitung menggunakan rumus:
3. Attenuasi
Attenuasi adalah pengurangan amplitudo sinyal dalam rentang frekuensi stopband. Attenuasi yang tinggi menunjukkan bahwa filter efektif dalam menolak sinyal yang tidak diinginkan.
Aplikasi Band Stop Filter Aktif
1. Sistem Audio
Band Stop Filter Aktif digunakan untuk menghilangkan noise atau gangguan frekuensi tertentu, seperti hum 50/60 Hz yang disebabkan oleh interferensi listrik.
2. Komunikasi
Band Stop Filter Aktif digunakan untuk memblokir frekuensi interferensi yang dapat mengganggu transmisi sinyal.
3. Pengolahan Sinyal Biomedis
Band Stop Filter Aktif digunakan untuk menghilangkan noise frekuensi tertentu yang dapat mengganggu interpretasi sinyal biologis, seperti EKG atau EEG.
4. Instrumentasi Pengukuran
Band Stop Filter Aktif digunakan untuk meningkatkan akurasi pengukuran dengan menghilangkan gangguan frekuensi tertentu.
Kelebihan Band Stop Filter Aktif
- Fleksibilitas Desain
Band Stop Filter Aktif menawarkan fleksibilitas desain yang lebih besar dibandingkan dengan filter pasif.
- Penguatan Sinyal
Op-amp dapat digunakan untuk memperkuat sinyal, sehingga mengurangi kehilangan sinyal.
- Impedansi Input Tinggi
Band Stop Filter Aktif memiliki impedansi input yang tinggi, sehingga tidak membebani sumber sinyal.
- Impedansi Output Rendah
Impedansi output yang rendah memungkinkan filter untuk menggerakkan beban dengan efisien.
Kekurangan Band Stop Filter Aktif
- Kompleksitas Rangkaian
Band Stop Filter Aktif lebih kompleks dibandingkan dengan filter pasif, memerlukan lebih banyak komponen dan perhitungan.
- Kebutuhan Daya
Band Stop Filter Aktif memerlukan catu daya tambahan karena menggunakan komponen aktif.
- Noise dan Distorsi
Op-amp dapat memperkenalkan noise dan distorsi ke dalam sinyal, terutama jika tidak dipilih dengan benar.
Contoh Desain Band Stop Filter Aktif
Berikut ini contoh desain Band Stop Filter Aktif menggunakan pendekatan Twin-T Network:
1. Spesifikasi Desain
- Frekuensi tengah (): 1 kHz
- Bandwidth: 200 Hz
- Faktor kualitas (Q): 5
2. Perhitungan Komponen
- Frekuensi cutoff LPF (): 900 Hz
- Frekuensi cutoff HPF (): 1100 Hz
Gunakan rumus berikut ini:
Dengan memilih C1=C2= 10nF, maka:
3. Rangkaian Twin-T Network
Rangkaian Twin-T Network terdiri dari tiga resistor dan tiga kapasitor yang membentuk jaringan "Twin-T". Op-amp digunakan untuk menggabungkan sinyal dari jaringan Twin-T dan memperkuat sinyal output.
Baca juga : Band Stop Filter Aktif
Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?
Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!
0 Komentar